Материалы для фазового перехода — Эвтектические продукты накопления тепловой энергии

Хранение тепловой энергии льда (TES) предлагает преимущество универсальной доступности, низкой стоимости и пропускной способности через других. системные компоненты. Однако обычная ледовая система TES для кондиционирования воздуха требует низкотемпературных охладителей. Поэтому стандартные водяные чиллеры должны быть заменены низкотемпературными гликолевыми чиллерами, которые работают при более низкой температуре испарения и потребляют больше энергии.

Если мы сможем предложить разработчикам лед, который замерзает и тает при температуре выше или ниже 0 ° C (32 ° F), эти новые продукты откроют новые горизонты для экологически чистых и экономически эффективных систем для приложений с переносом нагрузки. охлаждение нового типа и процесс трансформации.

Материал с фазовым переходом (PCM). Эвтектические растворы представляют собой смеси двух или более химических веществ, которые при смешивании в заданном соотношении имеют температуру замерзания / плавления ниже или выше 0 ° C (32 ° C). ° F) и что они предлагают тепловую защиту. Средство хранения энергии между -114 ° C (+ 173 ° F) и +164 ° C (327 ° F).

Эвтектические продукты хорошо известны, и, фактически, первые применения относятся к концу 18-го века. Однако разделение и срок годности этих смесей были непредсказуемыми, и поэтому их масштабное использование было ограничено.

Недостатки обычного холодильного агрегата HVAC и системы хранения льда (ледяная вода) могут быть преодолены с помощью использования скрытой теплоемкости различных "эвтектических" смесей без необходимости снизить температуру циркуляции.

Накопление тепловой энергии с помощью материала с фазовым переходом (PCM) позволяет не только разработчику использовать существующую технологию охлаждения, но и перезаряжать ее посредством естественного охлаждения. т.е. без работающих чиллеров

Хотя термин «эвтектика» широко используется для описания материалов, которые нас интересуют, более подходящим описанием были бы «материалы с фазовым переходом» («PCM»). К сожалению, очень немногие документированные решения PCM являются настоящими эвтектическими продуктами, и поэтому их необходимо модифицировать, чтобы получить подходящий материал для длительного использования.

ПКМ могут быть сгруппированы в две категории. «Органические соединения» и «Соляные продукты». Основное требование для модифицированного эвтектического раствора (РСМ) можно разделить на три категории: стабильный раствор (без разделения или разложения), минимальное переохлаждение / нагрев и близкие к температуре замерзания и плавления.

Существуют три основные добавки, которые обычно используются для модификации эвтектических растворов MGC на основе гидратированных солей. Эти три компонента, с одной стороны, являются зародышеобразователем, который способствует образованию кристаллов и, таким образом, сводит к минимуму переохлаждение, а вторая добавка представляет собой депрессорный гель для получения более низкой температуры фазового перехода и, в-третьих, , желирующий агент / загуститель для преодоления проблем разделения и разложения

Как только вышеуказанные компоненты были тщательно нанесены, можно получить удовлетворительный раствор Eutectic PCM с физической и термодинамической точки зрения. Коммерчески доступные решения предлагают температурный диапазон от -114 ° C (+ 173 ° F) до +164 ° C (327 ° C). F).

Однако большинство решений PCM, подходящих для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также для систем охлаждения, вызывают коррозию обычно используемых компонентов трубопроводов. Следовательно, для преодоления этой проблемы необходимо применять соответствующие методы инкапсуляции, предлагая при этом наилучшие тепловые характеристики. Были разработаны различные методы инкапсуляции, такие как концепция труб, плоских контейнеров или шариков, в которых решения РСМ заключены в пластиковую и / или металлическую оболочку.

Теплопередача между окружающей жидкостью, которая циркулирует вокруг или внутри устройства, и окружающими решениями PCM, происходит снаружи или снаружи. внутри или комбинация обеих поверхностей капсулированного блока PCM. Эти методы, как правило, устраняют риск загрязнения и предлагают новый тип эффективной, экономичной, практичной и гибкой конструкции TES.

Современное использование холодильного оборудования и систем кондиционирования воздуха означает, что холодильное оборудование и связанные с ним экологические проблемы будут оставаться в течение значительного времени. Поэтому необходимо использовать существующие и доступные альтернативные технологии с минимальным энергопотреблением.

Аккумулирующая тепловая энергия (TES) с материалом с положительным температурным эвтектическим изменением фазы (PCM) не только обеспечивает конечного пользователя экологически безвредной конструкцией, но также позволяет использовать его. получить следующие дополнительные преимущества:

o Уменьшение размера оборудования

o Экономия капитала

o энергосбережение

o Установка с уважением к окружающей среде

o Улучшена работа системы

o Гибкость для будущих возможностей

В диапазонах температур, предлагаемых предлагаемыми решениями PCM, используются обычные диапазоны температур охлажденной воды для стороны нагрузки и разгрузки системы. Следовательно, они могут применяться к любому новому или обновленному приложению с минимальными техническими и экономическими последствиями.

Кроме того, комбинации систем TES с циклом естественного охлаждения, абсорбционными чиллерами, когенерацией, солнечной энергией, горячей водой и рекуперацией тепла открывают перед разработчиками новые горизонты контролировать баланс энергии в соответствии с нагрузкой и потребностью в электроэнергии системы. целом.

Разработчикам поручено изучить все доступные технологии для повышения эффективности независимо от используемого хладагента, а также по возможности применять технологии диверсификации для минимизации общих выбросов CO2. на потребление энергии. Аккумулирующая тепловая энергия (TES), тщательно сбалансированный эвтектический материал с фазовым переходом (PCM), может быть решением для некоторых применений охлаждения, обеспечивая тем самым экологически чистую и экономичную альтернативу.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *